江苏省经济与环境协调发展的时空格局分析

田颖，王霞

(江苏省环境监测中心, 江苏 南京 210019)

0 前言

环境保护与经济发展与人类的生存和发展息息相关，保护环境并实现经济与环境的协调发展，已经成为各国以及各地区的共识。随着经济的发展，资源短缺、环境污染和生态破坏日益严重，人们开始反思传统的经济发展模式，提出了可持续发展、循环经济、生态产业等发展模式[1-7]。耦合系统研究是当前国内外学术界的重要研究内容[8-10]，经济发展的经验表明，环境压力随着经济增长速度的加快和经济规模的扩大而加重，环境退化(压力)与经济增长之间存在密切的互动作用[11]。研究影响污染排放的因素，通过调控这些因素来减少污染排放变得尤为重要[12]。

Sigrid[13]和Shafik[14]主要基于传统经济学理论分别研究了1970—1990年经济增长与环境可持续性之间的关系，提出一般情况下经济增长会对环境带来不利影响。随着经济增长方式的转变以及环境问题的持续增加，大量研究又得出经济增长是保障环境可持续性的前提与基础[15]。1991年Grossman等[1]提出了环境库兹涅茨曲线假说，该假说指出国内生产总值(GDP)增长与环境污染指标之间所存在的倒“U”型关系，被广泛应用于经济增长与生态环境关系的相关研究中。

国内方面，早期经济持续快速增长，经济发展大体上是以消耗环境为代价[16-17]。随着经济发展方式的逐渐改变，环境发展方式也开始发生变化，更加注重提高经济发展的质量[18]。与此同时，国内研究人员借鉴西方相关理论并结合中国发展实践，构建了经济与环境协调发展的评价指标体系，探讨了二者之间协调发展的机制[19-23]。

以上研究均为学术界进一步探讨环境与经济的协调发展奠定了重要基础。现有的研究多侧重于全国、省域和城市群等区域的研究，但对江苏省13个设区市的经济与环境协调性研究尚不多见。江苏省作为全国经济发展较快的区域之一，在全省社会经济快速发展的同时，产业结构调整、污染防治力度的不断加大对生态环境质量的改善作用也日益显著。但全省“人口密度高、经济体量大、能源消耗大、开发强度大、产业结构偏重”的特殊省情尚未得到根本改变。现对江苏省经济与环境协调发展的时空格局进行研究，以期为提高环境经济效率以及环境和经济的协调发展提供参考。

1 研究方法

“耦合”是一个物理学概念，指2个(或2个以上)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象。现将区域经济与环境2个子系统通过各自的耦合要素产生相互作用、彼此影响的程度定义为“经济-环境”系统耦合度[24]。

1.1 数据来源

经济数据主要来源于2011—2020年《江苏省统计年鉴》以及江苏省13个设区市统计年鉴，环境数据主要来源于2010—2019年《环境统计数据》和环境例行监测数据。

1.2 区域经济与环境子系统指标体系的建立

1.2.1 指标选取

根据指标的理论性和实际性意义，以最大可能反映系统的功能和效益(效率)为原则选取有代表性的指标，经济指标主要从社会经济总量、经济增量和经济结构3个方面选取，环境指标主要从污染物排放和环境质量2个方面选取。对各个子系统的二级指标再作进一步细化。

1.2.2 指标权重确定

指标权重的确定采用主客观相结合的方法，其中一级指标采用主观赋权法，二级指标采用客观赋值法，从而得到最终的权重，地区经济与环境子系统综合评价指标体系见表1。

表1 地区经济与环境子系统综合评价指标体系

1.3 计算功效函数

区域经济-环境耦合系统中不同指标的功效系数dij计算公式如下[25]：

dij=(xij-xijmin)/(xijmax-xijmin) 正指标

(1)

dij=(xijmax-xij)/(xijmax-xijmin) 负指标

(2)

式中：dij——系统i指标j的功效值(0≤dij≤1)；xij——系统i指标j的值;xijmin——系统i指标j的最小值；xijmax——系统i指标j的最大值。

1.4 子系统功效综合评价

经济与环境子系统的综合功效是各系统内所有指标对该子系统贡献的综合，其计算公式如下[26]：

(3)

式中：Ui——各子系统的综合功效;Wij——系统i指标j的权重。

1.5 区域经济发展与环境污染耦合协调度评价

借助物理学中的容量耦合概念及其容量耦合系数模型，推广得到多个子系统的相互作用耦合度模型：

(4)

式中：C——耦合度；Ui——经济系统的综合功效；Uj——环境系统的综合功效；由于耦合度模型由经济和环境2个子系统构成，故n=2[27]。

协调度计算公式如下[27]：

(5)

(6)

式中：T——经济与环境的综合协调指数；α、β——特定权数，由于区域经济与环境同等重要，故取α=β=0.5；U1、U2——经济和环境子系统的综合功效；D——协调度；C——耦合度。

1.6 经济发展与环境效应耦合的分类体系与判别标准

经济发展与环境效应协调度(D)基本类型见表2。由表2可见，D>0.5为协调发展类，具体分为优质、良好、中级、初级和勉强协调发展类;D<0.5为失调衰退类，具体分为濒临、轻度、中度、严重和极度失调衰退类。

表2 经济发展与环境效应协调度基本类型

1.7 空间插值方法

采用地统计学中的变异函数的方法，借助半方差函数对区域经济环境的耦合度和协调度进行空间插值分析[28]。计算公式如下：

(7)

式中：γ(h)——变异函数；h——步长，即分类的样点空间间隔距离；N(h)——间隔距离为h时样点的对数；Z(xi)、Z(xi+h)——区域经济环境的耦合度和协调度指数在空间位置xi和(xi+h)的观测值。

2 经济与环境系统评价结果及时空格局

2010—2019年江苏省经济与环境系统评价结果见图1。由图1可见，江苏省社会经济发展逐步加快，经济系统评价指数呈现持续波动上升趋势，由2010年的0.33增长至2019年的0.62，几乎实现了翻倍增长，年增长率达9.8%。环境系统评价指数呈现波动上升的态势，而自2015年起，环境系统评价指数明显高于经济系统评价指数，并且上升幅度较快，相对于经济增长来看，环境改善更为明显。“十二五”期间(2011—2015年)，环境水平明显滞后，而“十三五”期间(2016—2020年)，环境水平以较高的速度增长，增长速度快于经济发展，这表明，随着经济水平的提升以及产业的升级，环保人力和物力投入的加大，江苏省环境水平得到了较为均衡的提升，升幅已经超过了经济发展水平。

图1 江苏省2010—2019年经济与环境系统评价结果

江苏省2010和2019年社会经济和环境系统评价空间分布见图2(a)(b)和图3(a)(b)。由图2可见，全省经济发展水平存着显著不平衡的特点，经济系统评价总体呈现“南高北低” 的状态，采用系统聚类法将经济系统评价指数划分为苏南(南京市、苏州市、无锡市、常州市和镇江市)、苏中(泰州市、扬州市和南通市)和苏北(徐州市、盐城市、宿迁市、淮安市和连云港市)3个地区层次，3个层次经济系统评价指数平均值分别由2010年的0.51，0.38和0.23升至2019年的0.56，0.39和0.26。全省经济水平持续快速提升，但“南高北低”的格局相对稳定。

图2 江苏省2010、2019年经济系统评价空间分布

图3 江苏省2010、2019年环境系统评价空间分布

由图3可见，江苏省环境水平特征在空间分布上，呈现中间区域(盐城、镇江、泰州、扬州和淮安)较高，最北部和最南部区域较低，采用系统聚类方法将环境系统评价指数划分为较高(盐城、镇江、泰州、扬州和淮安)、中等(南通、连云港、宿迁和南京)和较低(常州、苏州、徐州和无锡)3个层次等级，3个层次环境系统评价指数平均值分别由2010年的0.91，0.48和0.25变化为2019年的0.84，0.69和0.35。各区域间环境水平的差距明显变小，环境系统评价指数中等和较低区域呈现较快速的增长趋势。10年间，各个层次的相对环境水平格局基本上保持稳定的格局，但环境水平总体呈现上升趋势，环境治理效果明显。

3 经济与环境协调发展变化趋势及时空格局

3.1 经济与环境协调发展的总体情况

2010—2019年江苏省社会经济与环境协调发展变化趋势见图4。由图4可见，全省经济社会与环境的耦合协调度10年来总体呈现波动上升趋势，逐渐由失调转变为协调的状态。大致可以分为2个阶段，“十二五”期间，基本尚处于勉强、初级和中级协调发展类阶段，“十三五”期间基本上处于中级协调发展类阶段。“十二五”期间，经济发展的同时，虽然环境监管力度不断加强，实施了一系列切实有效的环境政策，但人员、投入及重视程度等方面相对跟不上经济发展，环境与社会经济协调度还处于过度发展阶段。“十三五”期间，环境治理力度不断加大，环保投入的不断增加，环境发展水平逐渐改善，有效减缓、控制了污染物排放，2019年环境与社会经济协调度逐步转变为良好协调发展类。

图4 2010—2019年江苏省社会经济与环境协调发展变化趋势

江苏省2010和2019年各设区市环境与社会经济协调度的分类统计结果见表3。

表3 江苏省2010年和2019年各设区市环境与社会经济协调度的分类统计结果

由表3可见，13个设区市中，2010年达到协调状态的城市为8个，占61.54%，有5个城市处于失调阶段，全省的协调度指数相对较低；2019年达到协调状态的城市提升至10个，占76.92%，同时也有3个城市仍处于濒临或轻度失调阶段，占23.08%。该阶段全省经济系统评价指数较2010年大幅提升，环境系统评价指数提升幅度更大，可见该阶段江苏省在注重经济建设的同时，更加兼顾环境保护，使得经济与环境间的耦合协调效应得到较好的体现。虽然“十三五”期间，江苏省环境保护取得了显著成效，但是环境保护的道路依然任重而道远，未来在保持经济稳步提升的同时，更需坚持环境保护的力度不松懈，更好地实现两者之间的良性互动。

3.2 经济与环境协调发展的时空格局

2010和2019年江苏省协调度指数的空间分布见图5(a)(b)。

图5 江苏省2010和2019年社会经济与环境协调发展评价空间分布

由图5可见，全省经济与环境效应协调度呈现出中部>南部>北部的整体趋势。由图5(a)可见，2010年的13个设区市中只有8个城市进入了经济与环境的相对协调发展阶段，且该8市主要集中在苏中区域。总体上，该时段全省经济水平相对较优，环境水平相对较弱。由图5(b)可见，2019年13个设区市中有10个城市进入了经济与环境的协调发展阶段，协调区域的分布范围有所扩展，持续向北部和南部区域扩展，同时中部区域的协调度指数持续上升。南京市成为该时段协调度指数最高(0.83)的城市，也是10年间上升幅度最大的城市。

4 结论与讨论

(1)2010—2019年，江苏省经济得到了快速发展，经济系统评价指数呈现持续波动上升趋势，几乎实现了翻倍增长，经济系统总体呈现“南高北低” 的状态，全省经济水平持续快速提升，但“南高北低”的格局相对稳定。

(2)环境系统评价指数呈现波动上升的态势，与经济系统评价指数相比，“十二五”期间，江苏省环境水平相对滞后，而“十三五”期间，环境水平以较高的速度增长，增长速度快于经济发展。全省环境水平特征在空间分布上，呈现中部较高，最北部和最南部区域较低。10年间，各个层次的相对环境水平格局基本上保持稳定的格局，但绝对环境水平总体呈现上升趋势，环境治理效果明显。

(3)耦合协调度评价模型表明，江苏省经济社会与环境的耦合协调度10年来总体呈现波动上升趋势，逐渐由失调转变为协调的状态。江苏省经济发展与环境水平基本实现了相互平稳发展，尤其是后期环境水平的较快提升，二者间的协调度在“十三五”期间呈现出快速上升态势。2010—2019年江苏省经济与环境协调度在空间格局呈现出中部>南部>北部的趋势。

经济与环境的协调发展是区域发展的核心问题，“十三五”期间，虽然江苏省经济与环境水平均得到了较快的提升，但是协调度不高，空间差异性较大的问题依然存在，因此在未来发展过程中应注重可持续发展和整体发展的科学理念，推动全省经济发展与环境建设形成合理布局和有效互动。由于数据的制约，本研究在指标的选取中只选取了有代表性的指标，而经济与环境系统及其子系统内部组成要素的关系极为复杂，且环境现状受到经济发展以外的诸多因素的影响，所以目前只是在可获取，可量化的指标数据的基础上做了一些初步探索，未来将对指标进一步完善，在经济发展与环境质量的关联性研究方面加强进一步研究。